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提高作物产量、降低农民成本、改善土壤健康和保护环境的技术创新对于下一代农业生产系统是必要的。人们认为依赖化学品和耕作的农业实践对于未来增产没有太大潜力。

这种做法的许多组成部分对种植者来说成本高昂，同时还会降低土壤物理结构并对环境产生负面影响。众所周知，免耕系统与使用适当植物品种的作物轮作相结合以及将作物残留物保留在土壤上等种植做法可以最大限度地减少当前作物生产做法造成的许多不利影响。

免耕耕作系统的优点包括成本、保护土壤完整性、减少侵蚀、保持土壤湿度、降低夏季土壤温度以及减少温室气体排放。免耕系统还可以改善土壤的物理、化学和生物特性等人，包括因最小的土壤干扰和适当的作物轮作而产生的有益微生物群落的进化或维持。

在加拿大安大略省，玉米是在雨养条件下种植的，传统的玉米生产依赖于秋季耕地，然后在春季进行第二次耕作，以吸收作物残茬。种子通常以 50-75 厘米间距按行种植，作物序列遵循谷物、饲料或大豆的 3 年轮作制度。

免耕耕作通常涉及在窄带中最小化土壤开口，然后使用安装在播种机上的犁刀和/或残留物清除装置在带中播种。两种方法的作物轮作相似，并且通常获得相似的产量。安大略种植者 Dean C. Glenney 先生开发了一种免耕条带耕作系统。

他将其称为栅栏行耕作格伦尼先生年轻时在家庭农场工作时，他注意到沿未受干扰的栅栏行生长的植物比犁过的田地其他地方的作物生长得更好。这一观察结果鼓励他逐渐将传统玉米田转变为免耕条带耕作。

在开始实践 5 至 6 年后，他的田地中的玉米产量开始增加，并且随着系统的不断完善，玉米产量不断增加。每年，他都会使用自己设计的播种机穿过覆盖物，将种子精确地种植在相同的作物行上。

播种机的轮子永远不会滚过作物行；因此，自从这种做法开始以来，这些行就没有受到干扰。玉米和大豆呈条状种植，每年交替种植。现在，经过 15 年的实践，平均产量为 18.82 t ha -1 ，是安大略省平均产量 9.2 t ha -1的两倍多。大豆平均产量 4.0 t ha −1 (60 bu ac −1），略高于安大略省的平均水平。

与玉米-大豆轮作相关的化感作用可能会限制免耕地大豆的预期产量增加。了解哪些变化带来了玉米产量的增加对于种植者和行业来说都是非常感兴趣的。我们研究的目的是通过将因素与附近采用传统生产方式的农场发现的因素进行比较，确定与产量增加有关的关键生物和非生物因素。

这项研究是在 2012 年和 2013 年作物季节期间在加拿大安大略省邓维尔的两个农民田地进行的。免耕条带玉米农场占地 75 公顷，位于北纬 42° 56′ 06.28" 和西经 79° 41′ 00.92" 。

每个条带的尺寸为 4 m 宽和 80 m 长。附近同一农民拥有的两个常规生产基地位于北纬 42° 56' 45.11" 和西经 79° 33' 02.06"。该地带农场距常规玉米田 5 公里。

实验地点的土壤以 BRR5 和 TLD2、Berrien 和 Toledo 为特征。试验场母质为湖相粉质粘土上15~40cm砂质结构，湖相粘土和粉质粘土上40~100cm砂质沉积物。

两个常规生产基地，称为常规 1 基地，两者各约50公顷。2012年，免耕带行场地被指定为免耕1场地，并与常规1场地进行比较。

2013年，按照常规做法，玉米和大豆条带相互交替，并将该地块指定为免耕2点，并与常规2点进行比较。整地、种植和作物管理都是由农民完成的，没有改变他们的正常做法，只是我们要求两个农民种植相同的玉米杂交种。

我们在每个田地中随机选择 4 个重复样地，并将其指定为实验样地。记录了免耕农场的历史和实验地点之间的文化习俗。按照常规做法，玉米和大豆条带相互交替，并将该地块指定为免耕 2 场地，并与常规 2 场地进行比较。

整地、种植和作物管理都是由农民完成的，没有改变他们的正常做法，只是我们要求两个农民种植相同的玉米杂交种。我们在每个田地中随机选择 4 个重复样地，并将其指定为实验样地。

记录了免耕农场的历史和实验地点之间的文化习俗。按照常规做法，玉米和大豆条带相互交替，并将该地块指定为免耕 2 场地，并与常规 2 场地进行比较。

整地、种植和作物管理都是由农民完成的，没有改变他们的正常做法，只是我们要求两个农民种植相同的玉米杂交种。我们在每个田地中随机选择 4 个重复样地，并将其指定为实验样地。

记录了免耕农场的历史和实验地点之间的文化习俗。作物管理是由农民进行的，没有改变他们的正常做法，只是我们要求两个农民种植相同的玉米杂交种。

我们在每个田地中随机选择 4 个重复样地，并将其指定为实验样地。记录了免耕农场的历史和实验地点之间的文化习俗。作物管理是由农民进行的，没有改变他们的正常做法，只是我们要求两个农民种植相同的玉米杂交种。

我们在每个田地中随机选择 4 个重复样地，并将其指定为实验样地。记录了免耕农场的历史和实验地点之间的文化习俗。

种子播种后 30、60 和 90 天，从四个重复小区中的每一个中随机选择 20 株完整植物，并使用干净的铲子将其移走。这些植物被带回实验室进行进一步分析。

从所有收获的植物上抖落附着在根部的土壤，用于分析土壤质地、土壤有机质含量、pH值和养分。将每个土壤样品 200 克在 80°C 下烘干 24 小时，以确定水分含量。

30 d时确定4 m×2 m区域-1的植物种群。收集的植物和土壤用于如下部分所述的分析。土壤化学分析包括有效NO 3 -N、必需微量/大量营养素、碱、饱和度、阳离子交换能力和 K/Mg 比率如上所述。分离单个植物的根、茎、叶和穗轴。

还分析了 20 株植物在每个生长阶段的茎和叶组织的微量大量营养元素，并将这些值与 Bagg 等人公布的土壤和玉米植物的预期值进行了比较、匿名 、米尔斯和琼斯，以及与 A&L 加拿大实验室公司认证农学家 Greg Patterson 先生的个人沟通。

使用 SPAD-502 测量仪在田间测量了 20 株玉米植株在三个生长阶段的三片幼叶的叶绿素含量。将植物带到实验室后测量芽高。通过用流动的自来水清洗根部。将单株植物的根、茎、叶切成小块，在80 ℃下干燥24 h，并测量其干生物量。

免耕和常规1和-2场地的土壤分别被确定为砂壤土、砂粘壤土和壤质砂土。土壤属于粗质地类，被认为具有良好的内部排水能力。免耕地的根区土壤含有 3.0% 的有机质，这是该地区大多数耕地土壤的平均水平。

免耕地块土壤pH值为7.0，适宜玉米生长。常规 1/2 场地土壤的有机质含量分别为 5.3/7.2%，pH 值分别为 7.5/7.4。常规地点根区土壤中有机质较高，可能有利于作物，但 pH 值略高于玉米的**范围，这可能会对这些地点的产量产生负面影响。

传统场地有机质较高的一些可能原因可能是与免耕场地相比，土壤类型和耕作方法的差异。多项研究表明，与传统农田相比，长期免耕土壤表层土壤的有机质沉积量更高。

相比之下，耕作土壤中 12-30 厘米深度的有机质含量似乎高于免耕土壤。我们无法找到土壤有机质和作物生产力之间任何已发表的关系，因此没有为该因素分配任何作用以影响任何地点的产量。

免耕 1/传统 1 和免耕 2/传统 2 地点的根区土壤湿度水平非常相似，这表明产量变化与水分缺乏或涝渍条件无关。这项研究表明，开发玉米生长条件可以显著提高谷物产量。

Edgerton指出，玉米产量的增加主要来自新遗传性状的引入，到 2030 年，玉米平均产量将从 10 t ha -1 提高到 20 t ha -1 。在他的预测中，仅额外增加1 t ha -1未来15年的增长将来自于农艺的变化。

我们在这项研究中清楚地表明，目前可用的玉米杂交种已经可以生产 20 t ha −1，但只能在农艺做法与北美目前使用的做法相比发生巨大变化的土壤上进行。

我们的结果提供了非常明确的数据，表明当前玉米品种的产量潜力尚未实现。我们假设在**生产技术下，现有玉米品种的产量将超过 30 t ha −1。为了实现这一目标，我们需要对农艺技术的态度发生重大转变。

目前旨在改变化学投入量及其放置方式的努力可能收效甚微。然而，正如本研究所示，专注于创造农业生态系统和生产力土壤，可以为作物生产力的重大突破提供前进的道路。通过进一步调整该系统，我们很有可能将产量提高到 25 t ha −1在未来 5 年内，无需投入大量资源来创造更多新的混合动力车。

然而，需要证明这项技术在其他地点也能带来同样的好处，以及产量反应的幅度是否具有相似的水平。如果这种生产系统可以复制，种植者会发现该技术成本更低，并且在经济和环境上更可持续。